机械臂接触碰撞动力学分析

• 作者: 张阳演 武光涛 畅博彦 金国光 陈丽莎
• 来源期刊: 农业机械学报
• 学科: 工学
• 关键词: 机械臂 接触碰撞 Lagrange方程 高斯最小约束原理
• 年，卷（期）: 2016,（11）
• 所属期刊栏目: 先进制造技术及基础理论
• 页码范围: 369-375
• 分类号: TH112.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2016.11.050

摘要

针对机械臂在运行过程中的接触碰撞问题,基于碰撞过程中产生冲量和高斯最小约束原理,提出了一种确定接触碰撞后系统状态量的分析方法.首先,利用Lagrange方程,建立机械臂系统的动力学模型,并以此为基础根据经典碰撞理论与恢复系数方程,推导得到碰撞时系统的外部碰撞冲量求解模型;该模型中碰撞点的速度与碰撞冲量之间是解耦的,有利于计算求解.其次,根据高斯最小约束原理和求解得到的接触碰撞前的系统状态量,运用求多变量函数极值的方法建立机械臂系统接触碰撞后瞬时速度求解方程式.最后,以平面三连杆机械臂为实例进行碰撞动力学建模与仿真,研究分析系统发生接触碰撞时所受到的外部碰撞冲量大小以及碰撞前后机械臂角速度和各关节转角的变化规律,求解得到了机械臂发生碰撞后保持原有运动规律不变时各关节所需施加的驱动力矩.研究表明:碰撞发生瞬时各关节将产生刚性冲击;碰撞后瞬时各杆将产生抖动;碰撞产生的冲量由远端关节向近端关节以递减的方式变化,所得结论可为机械臂冲击后的运动轨迹控制提供一定的理论依据.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	金国光	天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室	55	542	14.0	22.0
2	畅博彦	天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室	26	125	6.0	10.0
3	张阳演	天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室	4	31	3.0	4.0
4	陈丽莎	天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室	6	10	3.0	3.0
5	武光涛	天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室	2	7	2.0	2.0